Przełom w sprawie nastąpił dzięki przedstawicielom Université Libre de Bruxelles, którzy opisali swoje dokonania na łamach Nature Photonics. To właśnie oni zaproponowali eksperyment myślowy kompletnie niespójny z obecną wiedzą na temat właściwości wiązania fotonów. Gdyby udało się dokonać dalszych postępów w tym zakresie, to możliwy powinien być przełom dotyczący wielocząsteczkowych interferencji kwantowych.
Czytaj też: Paradoks EPR nie tylko dla pojedynczych cząstek. Naukowcy przetestowali układ ponad tysiąca atomów
Ale na czym w ogóle polega całe zamieszanie? Źródłem analiz prowadzonych przez Belgów był zasada komplementarności Nielsa Bohra opisana w przez duńskiego fizyka w latach 20. ubiegłego wieku. W jej myśl obiekty miałyby mieć pary uzupełniających się właściwości, które nie mogą być obserwowane lub mierzone jednocześnie. Idąc dalej, obiekty miałyby się zachowywać albo jak cząstki, albo jak fale. Eksperyment zwany doświadczeniem Younga, polegający na przepuszczaniu światła spójnego przez dwie znajdujące się obok siebie szczeliny, trafnie odwzorowuje te założenia.
Koncepcja jest następująca: emitowane cząstki powinny uderzać w płytkę, a w międzyczasie naukowcy będą zajmowali się obserwacją ich trajektorii. W pierwszym wariancie powinno dać się dostrzec falowe prążki interferencyjne, natomiast w drugim rzeczone prążki znikną. Richard Feynman twierdził, iż muszą one zniknąć w chwili, w której autorzy eksperymentu dowiedzą się, iż cząstki zostały przepuszczone przez jedną bądź drugą szczelinę. Przykładem takich prążków są ciemne i jasne pasma widoczne na zdjęciu głównym.
Naukowcy badający to zjawisko próbowali zrozumieć, jak będzie zachowywało się siedem fotonów kierowanych w stronę interferometru
Jeśli chodzi o światło, to można opisać je jako falę elektromagnetyczną lub coś składającego się z fotonów przemieszczających się z prędkością światła. Jeśli nie ma sposobu na ustalenie, którą ścieżką poruszają się fotony w opisywanym eksperymencie, to dochodzi do ich grupowania. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na efekt Hong-Ou-Mandela,. W praktyce zaprezentowali go w 1987 roku Chung Ki Hong, Zheyu Ou oraz Leonard Mandel, którzy wykazali, że dwa identyczne fotony wchodzą do dzielnika wiązki obiema ścieżkami. Przy idealnym nałożeniu czasowym oba fotony opuszczą dzielnik razem w tym samym trybie.
Czytaj też: Komputer kwantowy kontra superkomputer. Na placu boju pozostał tylko jeden gracz
Chcąc lepiej zrozumieć zachowania fotonów, naukowcy z Belgii przeprowadzili eksperyment z udziałem siedmiu fotonów. Były one kierowane w stronę interferometru, a autorzy badania sprawdzali, jak wychodzące fotony łączą się w dwie ścieżki. Jako że wszystkie fotony miały tę samą polaryzację, to nie było możliwości określenia ich ścieżek. Okazało się jednak, że w niektórych przypadkach wiązanie fotonów było nie osłabione, lecz wzmocnione. Taka możliwość pojawiała się za sprawą precyzyjnego dostrojenia polaryzacji fotonów. Obecnie naukowcy są więc w stanie tworzyć fotony, dokonywać interferencji czy określać liczbę fotonów. W ramach dalszego rozwoju powinno to pozwolić na postępy z zakresu kwantowych technologii fotonicznych.
